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我院谢水奋课题组连续在权威期刊《ACS Catalysis》和《Small》上发表“绿氢”催化剂研究成果

2022-04-20  点击:[]

围绕我国碳达峰、碳中和发展目标,发展电解水制备绿氢技术,其基础科学问题是高活性、高稳定性的电极催化材料的研发。近日,我院谢水奋教授团队在绿氢催化材料领域取得重要研究进展,连续在国际权威期刊《ACS Catalysis》和《Small》发表高水平研究成果。

ACS Catalysis》是美国化学会催化领域的旗舰期刊,为国际公认的化学顶级杂志之一,目前影响因子为13.084SmallWiley出版社旗下的纳米材料领域旗舰期刊,当前影响因子13.281;两者均为中科院一区TOP期刊。

419日,该团队的研究成果以“Two-dimensionally Assembled Pd-Pt-Ir Super-Nanosheets with Subnanometer Interlayer Spacings toward High-efficiency and Durable Water Splitting”为题发表在《ACS Catalysis》上。该工作报道了一种通用性极强的模板导向合成法,制备出具有双催化活性位点和丰富亚纳米层间距的介晶Pd-Pt-Ir三元超级组装纳米片,实现了高效、稳定的碱性电解水制氢。借助多层超级结构的半限域效应和固有的双催化活性位,制备的Pd44Pt30Ir26超级纳米片在阳极氢析出和阴极氧析出反应中均表现出显著优于商业化催化剂的活性和稳定性。将该催化剂应用于阴离子交换膜电极,可在500 mA的大电流下持续催化电解水达40小时以上,实现了极其高效和稳定的氢气产出,展现出突出的实际应用前景。该工作在谢水奋教授(通讯作者)指导下,由我校博士生吕梓禧(第一作者)、硕士生廖新艳(共一)等学生共同参与完成。

414日,《Small》期刊发表了谢老师团队题为“Equilibrated PtIr/IrOx Atomic Heterojunctions on Ultrafine 1D Nanowires Enable Superior Dual-Electrocatalysis for Overall Water Splitting的研究论文。该工作通过简单一步法制备了直径仅约为2 nmPtIr/IrOx复合纳米线(NWs),借助原位氧化过程在超细纳米线表面形成丰富的Pt/IrOx原子异质结(AHJs),实现了高效双功能电催化全解水。理论计算结果表明,原子级耦合的Pt-IrOx双位点有利于促进水的解离,能够削弱Pt位点上H*的吸附强度,并反向调节OH*在桥式Ir–Ir位点上的吸附和氧化。通过精准调控Pt/IrOx AHJs的比例,分别优化了阳极HER和阴极OER反应动力学。基于最佳性能的PtIr/IrOx NWs催化剂组成的电极对仅在1.52 V的电池电压下就能够实现持续产氢。该工作在谢水奋老师(通讯作者)指导下,由我校博士生黄虹浦(第一作者)和付露红博士(共一)等人员共同参与完成。中科院深圳先进技术研究院张雪博士负责了两篇论文中的理论计算工作。



上述研究工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金和华侨大学科研基金的经费支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00859

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201333

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